Elimination des polluants émergents par les nanoferrites

Abstract

Cette thèse explore l'utilisation des nanoferrites d'aluminium (AlFe2O4) pour la dégradation du colorant anthraquinonique AG25, dans le cadre de procédés d’oxydation avancée (ozonation, Fenton-like, et photocatalyse). Les nanoferrites ont été synthétisées par la méthode sol-gel auto-combustion et caractérisées par des techniques avancées, révélant une structure cristalline spinelle cubique avec un paramètre de maille de 8,280 Å, une taille moyenne des cristallites de 66 nm et une morphologie poreuse. Les analyses magnétiques ont mis en évidence des propriétés ferrimagnétiques adaptées aux applications catalytiques, avec une aimantation de saturation (Ms) de 0,704 emu/g et un champ coercitif (Hc) de 4196 Oe. En ozonation catalytique, une synergie entre AlFe2O4 (2 g/L) et l’ozone (10 mg/L) a permis une décoloration de 85 % et une minéralisation de 50 %, aboutissant à un produit final non toxique. Les groupes hydroxyles ont joué un rôle clé dans la génération de radicaux oxydants à partir de l’ozone, suivant un cycle catalytique Fe2+ → Fe3+ → Fe2+. Dans le procédé Fenton-like, les systèmes AlFe2O4/UV-Vis/PS et AlFe2O4/Chaleur/PS ont permis des éliminations respectives de 96 % (45 minutes) et 98 % (75 minutes). Le traitement thermique a montré une flexibilité accrue, tandis que le procédé UV-Vis a requis un pH acide pour une efficacité optimale. Les nanoferrites ont conservé une stabilité catalytique sur cinq cycles. Enfin, en photocatalyse, un composite TiO2/AlFe2O4, préparé par broyage mécanique, a démontré une forte activité sous UV, avec une réduction efficace de la recombinaison des porteurs de charge. Les tests de piégeage ont confirmé le rôle prépondérant des trous positifs (h+) dans l’oxydation et la dégradation du colorant. Cette étude met en évidence le potentiel des nanoferrites d’aluminium comme catalyseurs efficaces, durables et polyvalents pour le traitement des eaux usées industrielles.